一种齿形定位方法及齿形定位控制系统技术方案

本发明专利技术属于齿形测量领域，公开了一种齿形定位方法及系统。控制测头进行定向探测，通过对其探测数据进行一系列的判断、换算，从而准确计算出齿槽的中心位置。通过本发明专利技术的齿形定位方法，可大幅提升齿轮加工精度，无需设计专用定位工装，提高了机加工艺灵活性。对于齿轮工件批量制造，能够大幅降低工装投制费用，缩短齿形定位时间，提高加工效率。提高加工效率。

【技术实现步骤摘要】
一种齿形定位方法及齿形定位控制系统


[0001]本专利技术属于齿形测量领域，具体涉及一种齿形定位方法及齿形定位控制系统。

技术介绍

[0002]齿轮的加工一般由多道工序共同完成，如滚齿+精铣齿、粗铣齿+精铣齿、滚齿+磨齿等，它们一般是由不同的机床来完成，在完成前一工序的加工后，如何在第二道或第三道工序上进行精密齿形定位，是精加工工序最关键的一步。或者对于多齿轮的中间轴，如何保证各齿轮间的相位准确，这些都需要进行精密齿形定位。
[0003]而齿形定位的关键是找到齿槽中心位置及其旋转轴坐标，现有技术在齿轮进行多道工序加工时，缺少行之有效的齿形定位方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种齿形定位方法及齿形定位控制系统，用以解决现有技术中的在多道工序加工时不能快速有效地实现精密齿形定位的问题。
[0005]为了实现上述任务，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种齿形定位方法，该方法适用于四轴及四轴以上加工中心，所述加工中心包括机床主轴和旋转轴，所述机床主轴上设置有测头，所述旋转轴上安装有齿轮，所述测头位于齿轮径向，包括如下步骤：
[0007]步骤1：测头向齿轮靠近，至测头移动至测量位置，测量位置为测头中心在测量圆上且测头轴中心线过齿轮中心轴，测量圆为齿轮周向上任一个以齿轮中心轴上的点为圆心且以齿顶以下L处到圆心的距离为半径的圆，L为正整数；
[0008]判断测头在移动过程中是否与齿轮触碰，若未发生触碰，则测头停止移动并执行步骤2；
[0009]若发生触碰，则测头停止移动并执行调整指令，所述调整指令包括令测头抬高H和令齿轮旋转θ1，H为齿全高，θ1∈(0,θ)，θ为两齿面旋转夹角，然后返回步骤1，测头重新向齿轮靠近；
[0010]步骤2：齿轮顺时针旋转，至测头与齿轮的左齿面触碰时，齿轮停止旋转，获得测头与左齿面触碰时齿轮的旋转轴坐标θ
A1
，其中，Z为齿轮的总齿数；令齿轮逆时针旋转θ/2；
[0011]步骤3：测头绕测头轴中心线旋转180
°
，齿轮逆时针旋转，至测头与齿轮的右齿面触碰时，齿轮停止旋转，获得齿轮右齿面触碰时齿轮的旋转轴坐标θ
A2
，其中，
[0012]步骤4：根据测头分别与左、右齿面触碰时齿轮的旋转轴坐标获得齿槽中心位置对应的旋转轴坐标θ
A3
，其中，θ
A3
＝(θ
A1
+θ
A2
)/2。
[0013]进一步的，步骤1中，齿轮模数为2～5且测头直径为1～3mm时，L＝0.5mm；齿轮模数
小于1.2时且测头直径＜1mm时，L＜0.5mm；齿轮模数大于5时且测头直径＞3mm时L＞0.5mm。
[0014]一种齿形定位控制系统，包括测头定位模块、触碰点定位模块和齿槽中心点定位模块；
[0015]所述的测头定位模块用于在测头向齿轮靠近至测头移动至测量位置时，测量位置为测头中心在测量圆上且测头轴中心线过齿轮中心轴，测量圆为齿轮周向上任一个以齿轮中心轴上的点为圆心且以齿顶以下L处到圆心的距离为半径的圆，L为正整数；
[0016]判断测头在移动过程中是否与齿轮触碰，若未发生触碰，则测头停止移动并执行触碰点定位模块；
[0017]若发生触碰，则测头停止移动并执行调整指令，所述调整指令包括令测头抬高H和令齿轮旋转θ1，H为齿全高，θ1∈(0,θ)，θ为两齿面旋转夹角，然后返回测头定位模块令测头重新向齿轮靠近；
[0018]所述的触碰点定位模块用于令齿轮顺时针旋转，至测头与齿轮的左齿面触碰时，齿轮停止旋转，获得测头与左齿面触碰时齿轮的旋转轴坐标θ
A1
，其中，Z为齿轮的总齿数；令齿轮逆时针旋转θ/2；
[0019]所述的触碰点定位模块还用于令测头绕测头轴中心线旋转180
°
，齿轮逆时针旋转，至测头与齿轮的右齿面触碰时，齿轮停止旋转，获得齿轮右齿面触碰时齿轮的旋转轴坐标θ
A2
，其中，
[0020]所述的齿槽中心点定位模块用于根据测头分别与左、右齿面触碰时齿轮的旋转轴坐标获得齿槽中心位置对应的旋转轴坐标θ
A3
，其中，θ
A3
＝(θ
A1
+θ
A2
)/2。
[0021]进一步的，齿轮模数为2～5且测头直径为1～3mm时，L＝0.5mm；齿轮模数小于1.2时且测头直径＜1mm时，L＜0.5mm；齿轮模数大于5时且测头直径＞3mm时L＞0.5mm。
[0022]本专利技术与现有技术相比具有以下技术特点：
[0023](1)通过本专利技术所提出的方法，可大幅提升齿轮加工精度，无需设计专用定位工装，提高了机加工艺灵活性。对于齿轮工件批量制造，能够大幅降低工装投制费用，缩短齿形定位时间，提高加工效率。
[0024](2)本专利技术提出了测量圆的概念，测头在测量圆上进行测量时，就不会与齿槽底部碰撞，降低了测量的难度同时具有测头保护功能。
[0025](3)本专利技术的测量位置为测头轴中心线过齿轮中心轴这是为了使测头尽量处于齿宽中间区域，避免两侧毛刺对测量精度的影响。测头轴中心线要求必须过齿轮分度圆圆心，以利于测量数据的计算处理，提高定位精度。
[0026](4)本专利技术的齿形定位方法采用了测头定点测量方法，提升了测量定位精度，消除测头与机床的精度误差。
附图说明
[0027]图1为测头定位示意图；
[0028]图2为测头齿槽内定位示意图；
[0029]图3为测头触碰齿顶示意图；
[0030]图4为测头两齿面夹角示意图。
[0031]图中标号的含义为：1
‑
测头、2
‑
卡爪、3
‑
顶尖、4
‑
齿轮、5
‑
齿槽、6
‑
齿顶。
具体实施方式
[0032]首先对本专利技术中的技术词语的含义作出一下解释：
[0033]测头：常为触发式测头，一般包括红外线测头和无线电测头。红外线测头接近工件表面时，测针偏斜，紧接着触发信号传输到红外线接收器中。该接收器将光信号转换成一个电信号并传递到控制器。控制器侦测到各轴的当前位置之后就会生成基于当前校验数据的测量结果。红外传输式接触测头大多应用在铣床、加工中心和车床上。
[0034]齿轮中心轴：本专利技术中是指齿轮轴回转中心轴。
[0035]测量圆：本专利技术中是指以齿轮中心轴上点为圆心，在齿轮周向，以齿顶以下一定距离到圆心的距离为半径的圆，测头中心必须到达这个圆上时，才开始左右齿面测量。
[0036]齿顶圆：以齿轮中心为圆心，以圆心到齿顶的距离为半径的圆。
[0037]齿顶：位于齿轮顶部，被齿顶曲面所包含的那一部分齿轮表面。
[0038]齿根：位于齿轮的齿槽，被齿根曲面所包含的那一部分齿轮表面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种齿形定位方法，该方法适用于四轴及四轴以上加工中心，所述加工中心包括机床主轴和旋转轴，所述机床主轴上设置有测头，所述旋转轴上安装有齿轮，所述测头位于齿轮径向，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：测头向齿轮靠近，至测头移动至测量位置，测量位置为测头中心在测量圆上且测头轴中心线过齿轮中心轴，测量圆为齿轮周向上任一个以齿轮中心轴上的点为圆心且以齿顶以下L处到圆心的距离为半径的圆，L为正整数；判断测头在移动过程中是否与齿轮触碰，若未发生触碰，则测头停止移动并执行步骤2；若发生触碰，则测头停止移动并执行调整指令，所述调整指令包括令测头抬高H和令齿轮旋转θ1，H为齿全高，θ1∈(0,θ)，θ为两齿面旋转夹角，然后返回步骤1，测头重新向齿轮靠近；步骤2：齿轮顺时针旋转，至测头与齿轮的左齿面触碰时，齿轮停止旋转，获得测头与左齿面触碰时齿轮的旋转轴坐标θ
A1
，其中，Z为齿轮的总齿数；令齿轮逆时针旋转θ/2；步骤3：测头绕测头轴中心线旋转180
°
，齿轮逆时针旋转，至测头与齿轮的右齿面触碰时，齿轮停止旋转，获得齿轮右齿面触碰时齿轮的旋转轴坐标θ
A2
，其中，步骤4：根据测头分别与左、右齿面触碰时齿轮的旋转轴坐标获得齿槽中心位置的旋转轴坐标θ
A3
，其中，θ
A3
＝(θ
A1
+θ
A2
)/2。2.如权利要求1所述的齿形定位方法，其特征在于，步骤1中，齿轮模数为2～5且测头直径为1～3mm时，L＝0.5mm；齿轮模数小于1.2时且测头直径＜1mm时，L＜0.5mm；齿轮模数大于5时且测头直径＞3mm时L＞0.5mm。3.一种齿形定...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵文昌，严鉴铂，寇植达，杨永星，唐永鹏，
申请(专利权)人：西安法士特汽车传动有限公司，
类型：发明
国别省市：